浙江大学张静怡获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利基于GPU与地形熵优化的DEM日照时数方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121437788B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202512002528.3,技术领域涉及:G06T17/05;该发明授权基于GPU与地形熵优化的DEM日照时数方法及系统是由张静怡;胡林舒;蓝青;吴森森;章孝灿;杜震洪设计研发完成,并于2025-12-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于GPU与地形熵优化的DEM日照时数方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于GPU与地形熵优化的DEM日照时数方法及系统,属于地理信息科学与空间计算技术领域。该方法首先利用数字高程模型数据计算地形信息熵,以量化不同区域的地形复杂度;再以地形信息熵为自适应驱动因子,动态调整太阳可视域搜索半径与搜索步长,从而在地形平缓区快速判定无遮挡,在山地或复杂地形区精细模拟地形遮挡关系。此外,本发明采用CUDA并行架构实现,结合分块分区的GPU并行策略,有效降低了高分辨率数据的计算负载,提高了整体运算效率与内存利用率。
本发明授权基于GPU与地形熵优化的DEM日照时数方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于GPU与地形熵优化的DEM日照时数方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:对目标区域的数字高程模型数据进行重投影和镶嵌处理,得到由栅格单元构成的全局栅格数据,将全局栅格数据划分多个数据块,由GPU通过多流并行机制完成每个数据块的地形信息熵计算,再按索引拼接各个数据块的地形信息熵得到全局地形信息熵,将归一化后的全局地形信息熵和栅格单元的高程值共同组成双通道输入数据; S2:将时间步长固定为预设的时间分辨率,将指定日期中从日出时间到日落时间之间的时间范围作为有效时段,从输入数据中提取目标区域经纬度,由太阳位置算法计算有效时段各时间步的日光照几何参数,形成完整参数序列,用于确定太阳光线方向; S3:在GPU上并行计算,每个GPU线程负责一个栅格单元的全天日照时长计算,将该栅格单元作为目标检测点,构建从目标检测点指向太阳光线方向的视线向量;采用布雷森汉姆直线算法根据视线向量,在数字高程模型栅格上生成从目标检测点至太阳光线方向的离散路径;在路径生成时,结合归一化后的全局地形信息熵,基于幂律映射关系动态调节每个栅格单元的搜索半径,并根据熵值分级调整搜索步长;计算目标检测点修正后的高程值,用于在有效时段的每个时间步下沿路径通过像素化步进检测遮挡情况,并在未遮挡时累加对应的时间步长,检测完成后得到目标检测点的全天日照时长数值; S3中,搜索半径的计算方式如下:将目标区域内最大高程值与最小高程值的差值作为最大高程差,对于有效时段内的某一个时间步,将该时间步的太阳高度角求正切值后和相邻栅格单元间水平距离相乘,计算出沿太阳光线方向的单步高差,将最大高程差和单步高差之比作为沿太阳光线方向需要检查的最大步数候选值,同时将目标检测点到全局栅格数据边界的最远栅格距离设定为全局上限步数,最终取最大步数候选值和全局上限步数中的较小值作为该时间步的最大搜索次数,将该最大搜索次数与通过幂函数关系计算的空间尺度参数相乘作为搜索半径; 空间尺度参数由两部分加和而成,第一部分为预设的最小搜索比例,第二部分为第一 分量和第二分量的乘积,第一分量为预设的最大搜索比例与最小搜索比例的差值,第二分 量为归一化后的全局地形信息熵的次方,为预设的幂指数。
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